Hiiliteräksen lujuuteen vaikuttavat monet tekijät, joista osa liittyy teräksen seostamiseen ja toiset siihen, mitä tapahtuu teräksen luomisen jälkeen. Yksi tärkeimmistä hiiliteräksen lujuuteen vaikuttavista tekijöistä on rautaan lisätyn hiilen määrä ennen teräksen valmistusta, koska hiili toimii sekä teräksen luomisessa että kovettamisessa. Vaikka hiiliteräksessä ei tyypillisesti ole paljon muita teräseoksen sisältämiä elementtejä, nämä sulkeumat voivat muuttaa teräksen lujuutta, kovuutta ja muita ominaisuuksia. Teräksen seostamisen jälkeen se voi altistua lämmölle, mikä voi lisätä sen lujuutta.
Hiiliteräs on terästyyppi, joka yleensä sisältää pienen määrän hiiltä, mutta joissakin laatuissa on enemmän hiiltä kuin toisissa. Suuri tekijä hiiliteräksen lujuuden määrittämisessä on itse hiilen määrä. Tätä tarvitaan ensinnäkin teräksen valmistamiseen, ja sitä kuumennetaan yhdessä raudan kanssa, kunnes nämä kaksi sulavat ja sulautuvat toisiinsa. Hiili on kovetin, joten enemmän hiiltä tarkoittaa vahvempaa ja kovempaa terästä. Vaikka karkaisu pystyy vahvistamaan terästä enemmän sen valmistamisen jälkeen, hiili määrää usein teräksen kokonaiskovuuden.
Sisällytykset ovat harvinaisia hiiliteräksessä, toisin kuin jotkut muut terässeokset, mutta pienikin määrä muita metalleja pystyy muuttamaan hiiliteräksen lujuutta. Näitä metalleja lisätään terästä seostettaessa; Muussa tapauksessa teräs on sulatettava myöhemmin, jotta nämä metallit tulevat sisään. Useimmat metallit, kuten mangaani, fosfori ja nikkeli, lisätään hiiliteräkseen sen lujuuden lisäämiseksi. Muut metallit, kuten lyijy ja kupari, heikentävät terästä, mutta voivat helpottaa koneistusta tai hitsausta, mikä voi olla hyödyllistä.
Suurin osa teräksestä lämpökäsitellään seostamisen jälkeen hiiliteräksen lujuuden lisäämiseksi, vaikka terästä käytetään joskus sellaisenaan. Teräksen karkaisuun on saatavana monia erilaisia menetelmiä, ja jokainen niistä lisää eri ominaisuuksia. Teräs sijoitetaan yleensä uuniin tai vastaavaan alueeseen, jossa teräs kuumennetaan tarpeeksi siniseksi, mutta ei tarpeeksi sulattaakseen sitä. Kun tämä prosessi on toistettu useita kertoja, hiiliteräksen lujuudella on taipumus kasvaa dramaattisesti.